H2O(HOD) + Cl→HCl(DCl) + OH(OD)反应动态学的理论研究

用从头算方法, 获得了H2O + Cl→HCl + OH(R1), HOD +Cl→DCl + OH(R2), HOD + Cl→HCl + OD(R3)反应的内禀反应坐标(IRC)。根据传统过渡态、变分过渡态理论及相应的隧道效应校正, 计算了反应的速率常数。对已有实验速率常数值的R1反应, 我们计算的结果和实验一致。根据Truhlar的振动选态公式, 分别讨论了激发HOD中OH, OD振动模式对反应速率的影响,得到激发HOD中的OH振动模式将有利于产物OD + HCl生成, 和实验的结论相一致。     

HNCO+OH→H2O+NCO的反应机理

采用从头算分子轨道法(UHF/6-31G**水平,并用MP4加以相关能校正)研究了HNCO+OH→H2O+NCO反应机理.同时用Morokuma数值法获得了反应途径即内禀反应坐标(IRC).沿着IRC,运用反应途径哈密顿理论,获得反应途径动态学信息.在此基础上,根据过渡态理论和相应隧道效应校正,计算了在不同温度下的反应速率常数,得到了和实验相一致的结果.计算结果表明,此反应是一步直接型的抽提H反应.     

RbBr/CsBr-CH3OH/C2H5OH-H2O三元体系的溶解度

采用自制的相平衡研究装置,测定了RbBr-CH_3OH/C_2H_5OH-H_2O和CsBr-CH_3OH/C_2H_5OH-H_2O四个三元体系在25、35、45℃三个温度下的平衡溶解度;同时得到了四个三元体系饱和溶液中不同盐浓度下的折光率数据.实验结果表明,在所有的体系中,随着甲醇或乙醇质量分数的增加,RbBr和CsBr在水中的溶解度逐渐降低;并且折光率也逐渐减小.用经验关联方程对溶解度进行了拟合,同时给出了CH_3OH和C_2H_5OH分别对RbBr和CsBr的盐析率曲线.     

C_6H_2(OH)_3CH_3氧化成羟基苯甲酸反应路径的DFT研究

运用密度泛函(DFT)理论,采用Materials Studio 8.0,用GGA/BP方法研究了C_6H_2(OH)_3CH_3氧化成羟基苯甲酸的反应路径。结果表明,甲基上的氢原子被氧化成羟基以及羟基被氧化为醛基及醛基被氧化成羧基均为放热过程。分子C_6H_2(OH)_3CH_3中甲基氧化成羧基的主路径为三个氢原子氧化反应路径,其路径为C_6H_2(OH)_3CH_3+3O→C6H2(OH)3C(OH)3→C6H2(OH)3COOH+H2O,该路径受限于羟基直接被氧化成羧基过程,需克服130 k J/mol的反应势垒,反应速率常数对数ln(k)为-22.96 s-1;醛基、羟基优先被氧化成羧基的顺序为:-CHO-C(OH)3-HC(OH)2-H2C(OH);提高反应温度、氧气浓度均有利于羟基苯甲酸的生成,适当的催化剂有利于促进整个反应的进行。     

大气中单个水分子影响HOBr+OH·反应的理论研究

在aug-cc-pVTZ基组下采用CCSD(T)和B3LYP的理论方法,研究了OH·与HOBr的反应,并考虑在大气中单个水分子对HOBr+OH·反应机理及动力学的影响.理论计算表明:对于OH+HOBr反应,发现了两个反应通道及其对应的反应前络合物,且计算出的能垒与实验结果符合得较好,当加入一个水分子后,共找到6个不同的反应通道.更加重要的是对于HOBr与H2O…HO·氢键络合物反应,反应能垒降低约1.00 kcal·mol-1.为了评估这些过程在大气化学中的重要性,应用过渡态理论计算各个反应通道的反应速率常数.计算结果表明,在298 K,没有水分子参加反应的反应速率常数为1.77×10-13cm3 molecule-1·s-1,与以前的理论计算一致.当加入水分子时,HOBr…H2O+OH·反应速率常数增加约50倍.     

NCO+H_2→HNCO+H的动态学和选模反应研究

用从头算方法计算了NCO+H_2→HNCO+H的反应途径。在此基础上,计算了沿反应途径的动态学性质,正则变分过渡态理论的速率常数和振动选模反应的速率常数。结果表明,电子相关能对反应活化位垒影响较大,用多体微扰方法进行校正是有效的;反应存在返回效应和隧道效应,用变分过渡态方法和小曲率近似方法分别进行校正也是有效的。反应中,两个能量较高的束缚振动模式与反应途径有较强的耦合和传能过程,激发这些振动,特别是H_2的伸缩振动,对反应有较大促进。     

C02+OH2/C03+OH2电子转移反应性的理论研究

提出了研究Co2+OH2/Co3+OH2反应体系电子转移反应性的接触距离依赖关系的分析方案和ab initio计算的应用方法,并讨论验证了此方案及其相应模型的可行性,分析了有关动力学量的接触距离依赖关系.详细的结果表明,用精确PES法得出的活化能与用非谐振子势得出的活化能吻合较好,它们明显优于谐势模型.对分布函数随接触距离从1.20～0.35 nm改变而从10-2变到10-5.偶合矩阵元随接触距离的增加呈指数性降低.有效电子偶合要求接触距离＜0.75 nm.在0.50～0.75 nm范围内,相应的电子发射系数值在1.0～10-6之间.电子因子使得定域ET速率也指数性的随接触距离的增加而降低,而对分布函数对总电子转移速率的贡献与电子因子的贡献则相反.球平均ET速率随接触距离的变化呈抛物线变化,并在接触距离为0.5 nm时有最大值.此最大值与总观测ET速率非常接近.对于此偶合体系,气态时ET速率是106 L@mol-1@s-1.进一步来说,实验上难于确定此类水合体系尤其是未饱和中间组分的电子结构和PES,abinitio算法在讨论其ET反应性方面能起到一个有效的辅助作用.     

反应N+NH→N2+H的态-态量子动力学研究

采用在MRCI/aug-cc-pVQZ水平上构建的N₂H基态势能面, 并运用Chebyshev实波包法研究了N + NH→N₂ + H反应的量子动力学, 如反应几率、 积分截面以及产物振转态分布等. 在50~500 K温度范围内, 该反应的速率常数随着温度升高而递增, 与基于其它势能面的理论结果吻合. 然而, 在室温条件下, 所有理论计算的速率常数均显著大于实验值.     

C_2h_3自由基与O_2反应机理的量子化学研究

用量子化学从头计算中UMP2(full)方法优化了C_2H_3自由基与O_2反应通道上 驻点（反应物、中间体、过渡态和产物）的几何构型，在Gaussian-3(G3)水平上计 算了它们的能量。在此基础上计算了该反应通道上各基元反应的反应活化能。通过 我们的研究发现，C_2H_3自由基与氧气反应存在着三元环、四元环和五元环反应机 理，且分别生成不同的产物，从反应活化能的计算结果扯CH_2O和CHO是反应的主要 产物，其次还可能生成CH_3 + CO_2, CH_2CO_2 + H, C_2H_2 + O_2H和COHCOH + H等产物，且它们生成几率逐渐减少，我们对生成产物CH_2O + CHO, CH_3 + CO_2, C_2H_2 + O_2H和COHCOH + H四条反应通道化学反应热的计算结果与实验吻 合较好。     

反应N+NH—→N_2+H的态-态量子动力学研究（英文）

采用在MRCI/aug-cc-p VQZ水平上构建的N2H基态势能面,并运用Chebyshev实波包法研究了N+NH→N2+H反应的量子动力学,如反应几率、积分截面以及产物振转态分布等.在50~500 K温度范围内,该反应的速率常数随着温度升高而递增,与基于其它势能面的理论结果吻合.然而,在室温条件下,所有理论计算的速率常数均显著大于实验值.     

CS2和O(3P)及N(4S)原子化学反应动力学

含硫化合物的氧化是大气化学中特别感兴趣的领域之一。研究较多的含硫化合物有SO_2、OCS和CS_2。其中O(~3P)+CS_2化学反应动力学研究在文献中已见过报导。通常认为O(~3P)和CS_2反应有三个反应通道:     

停止-流动分光光度法研究铕(II)与二甲酚橙快速电子转移反应动力学

用停止-流动分光光度法研究了Eu~(2+)与二甲酚橙(XO)间快速电子转移反应的动力学规律。求得了速控步骤的动力学参数。如反应级数(n=2)、几个不同温度下的速率常数(k_(278 K)=5.7×10~8 L·mol~-·s~(-1), k_(s38 K)=1.01×10~9 L·mol~(-1)·s~(-1))、活化能(E=7.6×10~3 J·mol~(-1)), 以及指前因子(A=1.5×10~(10) L·mol~(-1)·s~(-1)), 并判断出其为溶液中扩散控制型反应。根据实验现象与测试结果, 提出了Eu~(2+)与XO的反应分别在Eu~(2+)相对过量和在XO过量时的反应机理, 并判断了各反应步骤速率常数之间的相对关系。     

星际媒介H2NCH2CN与H2O反应中的H2O分子偶合质子转移机理和氢隧道效应

H2NCH2CN+H2O→H2NCH2C(OH)NH是一个重要的反应, 涉及到星际媒介中甘氨酸的形成, 与早期地球上的氨基酸起源有关. 如果没有考虑氢隧道效应, 在MP2/6-311+G(d,p)级别上计算反应能垒是254.7 kJ·mol-1, 在星际媒介中该气相反应很难进行. 在星际媒介冰颗粒表面上, 水分子催化反应增强了该化学反应的活性. H2NCH2CN与(H2O)3反应中的两个水分子作为催化剂降低活化能77.5 kJ·mol-1和活化自由能70.9 kJ·mol-1, 并且通过氢键桥协同传递质子. 量子氢隧道对于该反应进行至关紧要,采用小弯曲隧道(SCT)近似和正则变分过渡态理论(CVT)方法研究. 温度50 K时, 速率常数kSCT/CVT为1.86×10-23 cm3·molecule-1·s-1, 表明在星际媒介中通过质子隧道机理该反应容易进行. 研究结果与地球上的氨基酸起源于地球本身物质的观点相一致.     

乙醇-苯乙烯体系的辐解及α-羟乙基自由基反应动力学

γ射线辐照乙醇, 通过苯乙烯抑制其辐解产物的研究, 证明在乙醇介质中α-羟乙基自由基只进行重合反应, 而无歧化反应; 苯乙烯可与α-羟乙基自由基反应, 其竞争反应为Sl+CH_3 CHOH→P 2CH_3CHOH→(CH_3CHOH)_2求得动力学方程为G'=G_0 k_6/2(k_7) 1/2 (G'/Dk')[Sl] G_0为纯乙醇γ射线辐照时2、3-丁二醇的产额, G_0=2.1, k_6/(k7)~(1/2)=0.53. 假定k_7为扩散反应速率常数, 则α-羟乙基自由基与丰乙烯加成反应的速率常数为k_6=4.0×10~4 L·mol~(-1)·s~(-1).     

O(3P)原子和硅烷化学反应动力学研究

本文报道了用流动放电-化学发光技术测定O(~3P)和硅烷化学反应速率常数.在293—413K范围内, 结果为k=(1.05±0.36)×10~(-10)exp[(-3.06±0.10) kcal·mol~(-1) /RT] cm~3·molecule~(-1)·s~(-1)并用过渡态理论将上述实验结果外推到200—2000 K范围内. 计算结果以三参数公式表示为: k=7.67×10~(-19) T~(2.59) exp(-720 cal·mol~(-1)/RT) cm~3·molecule~(-1)·s~(-1).     

激光诱导荧光法研究CN(V″=0,1)自由基与碳氢化合物的反应速率和机理

The rate constants of eleven hydrocarbons and fluorocarbons with CN (V″=0, 1) at 300 K have been measured by using Laser Induced Fluorescence(LIF) method For the saturated hydrocarbons, the rate constants are changed from (5.6±0.3)×10~(-13) for CH_4 to (2.3±0.2)×10~(-10)cm~3 molecu~(-1).s~(-1) for C_7H_(16). The rate constants of the reaction of CN with alkenes and alkynes are close to the gas kinetic rate in spite of the structure of the molecules.The rate constants and mechanism of CN with the saturated hydrocarbons, H_2 and CH_3OH can be explained satisfactorily by the long distance attractive potential. The reaction of CN with alkenes and alkynes can only proceed through the addition into π bond. The influence of vibrational energy on the reaction rate was not found in the reactions of CN radical with hydrocarbon compounds.     

CH(A2Δ)被O2,CS2和环乙烷猝灭的速度常数

We present the measurements of quenching rate constants of CH(A~2△) radical by O_2, cyclo-C_6H_(12) and CS_2 molecules. The time-resolved spectra of emission CH(A~2△-X~2Π) was monitored. The measured quenching rate constants are as follows. k_q(O_2)=(2.8±0.5)×10~(-11) cm~3·molec~(-1)·s~(-1)k_q(cyclo-C_6H_(12))=(2.7±0.4)×10~(-10) cm~3·molec~(-1)·s~(-1)k_q(CS_2)=(4.0±0.6)×10~(-10) cm~3·molec~(-1)·s~(-1) The value of k_q(O_2) is in good agreement with previous works. The rate constants for quenching by cyclo-C_6H_(12) and CS_2 are reported for the first time.     

高锰酸钾与乙酰丙酮快速反应动力学

乙酰丙酮CH_2(COCH_3)_2(简写为Hacac)是重要的有机合成中间体,也是柠檬酸在人体内代谢的中间物.为了进一步掌握柠檬酸氧化的后续变化,我组观测了前人未曾报导过的乙酰丙酮与高锰酸钾在酸性介质中的快速反应.该反应从现象上可明显分为两个阶段:第一个阶段是MnO_4~-的紫色迅速消褪,反应体系转变为浅绿色溶液;第二阶段是浅绿溶液缓慢转变为无色.其中第一阶段的反应速率相当快.我组曾研制成功CFF-751G 型连续流动法快速反应装置,本工作采用该装置对上述第一阶段的快速反应进行了动力学研究.     

VA族元素氢化物的紫外光解和多光子电离Ⅰ. NH3分子紫外激光光解

在光强为10~6 W cm~(-2)的ArF激光作用下, NH_3分子被光解为NH(A~(3Π))先后吸收两个193 nm光予, 经过NH_3(Ã ~1A_2″)和NH_2( Ã ~2A_1)两个中间物的过程。NH(A~(3Π)→X~(3∑~-))的发射光谱表明, 该产物具有7700 K的转动高温。此系NH_2在激发过程中剧烈的变角效应所致。我们利用高功率的紫外激光器及时间分辩的测量仪器, 系统地研究了这些分子的光谱能级, 反应、光解机理和电离过程等, 显然有重要的意义。     

2-羟基-1-氧基乙烯自由基(C2H3O2)的分子内质子转移反应的理论研究

用量子化学从头计算方法研究了2-羟基-1-氧基乙烯自由基的质子转移反应。首先, 在UHF/3-21G的水平上, 采用能量梯度法优化了反应物和过渡态的几何构型, 然后利用这两个优化的构型做了振动分析, 找出相应的振动频率和模式, 从而得到质子转移反应的活化熵值。此外, 又做了内禀反应坐标途径(IRC)。为了求得比较准确的反应势能剖面, 以便进行隧道效应校正, 用多体微扰法(二级微扰)同时在参加转移的氢原子上附加了扩散函数p(UMP_2/3-21G~+)在IRC的各点上进行能量校正。根据从以上计算结果拟合的抛物线势, 求出质子转移的隧道效应校正系数为19.9, 然后由过渡状态理论计算了此反应的比速常数为7.4×10~(11)s~(-1)。此外, 还得到了该自由基的分子内氢键键能和键长分别为19.2 kJ mol~(-1)和0.2057 nm(UMP_2/3-21G~+结果)。